光学生物特征传感器及电子设备制造技术

本实用新型专利技术揭露光学生物特征传感器及电子设备。光学生物特征传感器至少包括一光学传感芯片、一光机结构以及一金属IR滤光层。光学传感芯片至少包括一基板及一个或多个传感像素，形成于基板上。光机结构位于传感像素的上方。金属IR滤光层设置于光机结构的一表面。传感像素通过光机结构及金属IR滤光层传感位于光机结构上方的一物体的一光学图像，金属IR滤光层阻挡物体所处环境的红外光进入传感像素中，且金属IR滤光层的厚度介于1至0.1μm之间。本实用新型专利技术可以降低金属IR滤光层的厚度，解决传统IR滤光层对光学传感芯片所产生的应力问题及边缘影像不均匀的问题，实现薄型化的屏下光学传感的功能。

【技术实现步骤摘要】
光学生物特征传感器及电子设备
本新型是有关于一种光学生物特征传感器及电子设备，且特别是有关于一种具有薄型化金属IR滤光层的光学生物特征传感器及电子设备。
技术介绍
现今的移动电子装置(例如手机、平板电脑、笔记本电脑等)通常配备有使用者生物识别系统，包括了例如指纹、脸型、虹膜等等不同技术，用以保护个人数据安全，其中例如应用于手机或智能手表等携带型装置，也兼具有行动支付的功能，对于使用者生物识别更是变成一种标准的功能，而手机等携带型装置的发展更是朝向全屏幕(或超窄边框)的趋势，使得传统电容式指纹按键无法再被继续使用，进而演进出新的微小化光学成像装置(非常类似传统的相机模组，具有互补式金属氧化物半导体(ComplementaryMetal-OxideSemiconductor(CMOS)ImageSensor(简称CIS))传感元件及光学镜头模组)。将微小化光学成像装置设置于屏幕下方(可称为屏下)，通过屏幕部分透光(特别是有机发光二极管(OrganicLightEmittingDiode，OLED)屏幕)，可以获取按压于屏幕上方的物体的图像，特别是指纹图像，可以称为屏幕下指纹传感(FingerprintOnDisplay，FOD)。如图1所示，在目前的屏下光学指纹传感模组300中，为了解决室外的太阳光的使用问题，一般是在指纹传感芯片310上方设置光机结构320，然后在光机结构320上外加贴合一个红外光(Infrared，IR)滤光层330，IR滤光层330通常是以厚度在200微米(μm)以上的玻璃衬底332，于玻璃衬底332上面形成具有多层结构的IR滤光膜334制成。然而，将这种IR滤光层330设置在显示屏下，使得移动装置的厚度不能有效被降低。若要降低移动装置的厚度，屏下的有限空间势必限制住IR滤光层的厚度。因此，如图2所示，可以直接以指纹传感芯片310为衬底，于指纹传感芯片310的表面上直接形成具有多层结构的IR滤光膜334来阻绝IR，和减少光学指纹传感模组300的厚度。目前的IR滤光膜334采用不同高低折射率的材料，例如二氧化硅(SiO2)和二氧化钛(TiO2)等，以多层交错堆叠的方式形成，利用这种方式制造出来的IR滤光膜334的厚度约5至6μm，虽然相对于图1而言可以降低光学指纹传感模组300的厚度，但是这样的厚度仍太厚，对于指纹传感芯片310会产生应力。另外，在IR滤光膜334上旋转涂布光刻胶或沉积介电层配合刻蚀等方式，容易在IR滤光膜334的边缘部分造成不均匀的结构，造成边缘图像不均匀以及生产良率不高的问题。如图3与图2所示，厚度5到6μm的IR滤光膜334的分布区S2的宽度与指纹传感芯片310的指纹传感区S1的宽度相同，容易造成光机结构320的边缘产生不均匀的问题，因而造成边缘图像不均匀。譬如，依据本案创作人的研究与观察，在没有手指的状态下所传感到的背景图像以及在有手指的状态下所传感到的指纹图像，其上侧、左侧及右侧的倒U形周边区域都有图像不均匀的状况。这些不均匀的状况是由于IR滤光膜334造成的光机结构320的问题。至于指纹图像的下侧区域，没有图像不均匀的状况，这是因为指纹传感区S1的下侧区域被IR滤光膜334的分布区S2所涵盖所致，也就是IR滤光膜334往下延伸到区域S3，而指纹传感区S1没有延伸到区域S3。如图4与图2所示，虽然可以增加IR滤光膜334的分布区S2使其面积大于指纹传感区S1的面积，来解决边缘图像不均匀的问题，但是这样的作法会造成芯片面积变大以及成本增加的问题。
技术实现思路
因此，本新型的一个目的是提供一种光学生物特征传感器及电子设备，用于解决边缘影像不均匀的问题、降低光学生物特征传感器的厚度，并且消除金属IR滤光层对于光学传感芯片所造成的应力问题。为达上述目的，本新型提供一种光学生物特征传感器，至少包括一光学传感芯片、一光机结构以及一金属IR滤光层。光学传感芯片至少包括一基板及一个或多个传感像素，形成于基板上。光机结构位于传感像素的上方。金属IR滤光层设置于光机结构的一表面。传感像素通过光机结构及金属IR滤光层传感位于光机结构上方的一物体的一光学图像，金属IR滤光层阻挡物体所处环境的红外光进入传感像素中，且金属IR滤光层的厚度介于1至0.1μm之间。本技术亦是提供一种电子设备，至少包括：一壳体；一显示器，设置于壳体上；以及上述光学生物特征传感器，设置于显示器与壳体之间，其中该物体位于显示器上或上方，显示器朝该物体的方向显示信息。利用上述的光学生物特征传感器及电子设备，可以降低金属IR滤光层的厚度，解决传统IR滤光层对光学传感芯片所产生的应力问题及边缘影像不均匀的问题，实现薄型化的屏下光学传感的功能。为让本技术的上述内容能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。附图说明图1是显示一种传统的光学指纹传感模组的示意图。图2是显示另一种传统的光学指纹传感模组的示意图。图3是显示传统的光学指纹传感模组的局部俯视示意图。图4是显示图3的光学指纹传感模组的变化例的局部俯视示意图图5是显示本技术较佳实施例的光学生物特征传感器的示意图。图6是显示本技术较佳实施例的光学生物特征传感器的变化例的示意图。图7是显示本技术较佳实施例的电子设备的示意图。图8是显示本技术较佳实施例的电子设备的另一例的示意图。附图标记：A1：第一面积A2：第二面积A3：第三面积A4：第四面积F：物体S1：指纹传感区S2：分布区S3：区域T：厚度10：光学传感芯片10T：上表面11：基板12：传感像素13：电连接垫20：光机结构20B：表面20T：上表面30：金属IR滤光层100：光学生物特征传感器200：电子设备210：壳体220：显示器221：透光基板222：透光基板300：光学指纹传感模组310：指纹传感芯片320：光机结构330：IR滤光层332：玻璃衬底334：IR滤光膜具体实施方式本技术的实施例提供一种光学生物特征传感器，直接在光学传感芯片上，先以物理气相沉积(Physicalvapordeposition，PVD)(包括但不限于溅射(Sputtering)或蒸发(Evaporation))工艺形成一金属IR滤光层，然后制作光机结构。金属IR滤光层的厚度可以做到小于<1μm，约只有以SiO2/TiO2制作的IR滤光层厚度的十分之一，其优点除了厚度更薄外，还可以解决滤光层对芯片产生的应力和边缘影像不均匀等问题。如图5所示，光学生物特征传感器100至少包括一光学传感芯片10、一光机结构20以及一金属IR滤光层30。于本实施例中，是以光学指纹传感器当作例子来作说明，但本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学生物特征传感器，其特征在于，至少包括：/n一光学传感芯片，至少包括：/n一基板；及/n一个或多个传感像素，形成于该基板上；/n一光机结构，位于所述一个或多个传感像素的上方；以及/n一金属红外光滤光层，设置于该光机结构的一表面，其中所述一个或多个传感像素通过该光机结构及该金属红外光滤光层传感位于该光机结构上方的一物体的一光学图像，该金属红外光滤光层阻挡该物体所处环境的红外光进入所述一个或多个传感像素中，且该金属红外光滤光层的厚度介于1μm至0.1μm之间。/n

【技术特征摘要】
20191129 US 62/941,889;20191230 US 62/955,0641.一种光学生物特征传感器，其特征在于，至少包括：
一光学传感芯片，至少包括：
一基板；及
一个或多个传感像素，形成于该基板上；
一光机结构，位于所述一个或多个传感像素的上方；以及
一金属红外光滤光层，设置于该光机结构的一表面，其中所述一个或多个传感像素通过该光机结构及该金属红外光滤光层传感位于该光机结构上方的一物体的一光学图像，该金属红外光滤光层阻挡该物体所处环境的红外光进入所述一个或多个传感像素中，且该金属红外光滤光层的厚度介于1μm至0.1μm之间。


2.如权利要求1所述的光学生物特征传感器，其特征在于，所述多个传感像素排列成一个二维阵列，该二维阵列的一第一面积等于该金属红外光滤光层的一第二面积。


3.如权利要求2所述的光学生物特征传感器，其特征在于，该第一面积等于该光机结构的一第三面积，且小于该基板的一第四面积。


4.如权利要求1所述的光学生物特征传感器，其特征在于，该金属红外光滤光层的厚度介于0.7至0.5μm之间。


5.如权利要求1所述的光学生物特征传感器，其特征在于，该金属红外光滤光层的厚度介于0.65至0.55μm之间。


6.如权利要求1所述的光学生物特征传感器，其特征在于，该金属红外光滤...

【专利技术属性】
技术研发人员：周正三，范成至，
申请(专利权)人：神盾股份有限公司，
类型：新型
国别省市：中国台湾;71